Purpose : The purpose of this study was to investigate the influence on the ground reaction force parameters according to wearing positions of backpack for during stair ascending and descending. Methods : Participants selected as subject were consisted of young female(n=10) and performed stairs walks(ascending and descending) with 2 types of wearing position(front of trunk[FT], rear of trunk[RT]). Passive(Fz 1) and active(Fz 2) forces of the vertical GRF were determined from time function and frequency domain. Also shear forces(Fx, Fy 1, Fy 2), dynamic postural stability index(MLSI, APSI, VSI, DPSI), loading rate and center of pressure (${\Delta}COPx$, ${\Delta}COPy$, COP area) were calculated from time function and frequency domain. Results : Fx, Fy 1, Fy 2, and Fz 1 in GRF didn't show significant differences statistically according to the wearing positions of backpack(p>.05), but stair descending showed higher forces than that of stair ascending. Particularly, Fz 2 of stair ascending showed higher forces than that of stair descending(p<.001), RT types showed higher than that of FT types(p<.05). MLSI, APSI, VSI, and DPSI of stair descending showed the increased stability index than that of stair ascending(p<.05), MLSI of RT types showed the decreased stability index than that of FT types(p<.05). Loading rate didn't show significant differences statistically according to the wearing positions of backpack(p>.05), but stair descending showed higher loading rate than that of stair ascending(p<.001). Also, ${\Delta}COPx$ in stair descending showed the increased movement than that of stair ascending(p<.05). Conclusions : A backpack of 10 kg(10 kg(ratio of body weights $17.61{\pm}1.17%$) showed significantly change GRF parameters according to wearing positions during stair ascending and descending. If possible, we suggest that the dynamic stability, in case of stairs walking with a smaller weights can be further improved.
Objective: The aim of the study was to compare & analyze on the variations of ground reaction force during ascending and descending of bus stair. Method: Simulated wooden stair of bus (raiser: 37.66 cm, width: 109 cm, tread: 29 cm) and GRF system (AMTI-OR-7/ AMTI., USA) was set up within experimental room. Adult female (n=8) performed ascending & descending of simulated bus stair, and variables analyzed consisted of TT (transfer-time), PVF (peak vertical force), LR (loading rate), DR (decay rate), CV (coefficient of variation) and AI (asymmetry index). Sample data from GRF cut off at 1,000 Hz. Results: TT showed shortest variation at phase 1 during descending, but longest variation at phase 1 during ascending of stair. PVF19 (Fz2, 100%) showed large pattern during descending than that of ascending, but rather showed small pattern during ascending of stair in case of PVF2 (Fz4). LR showed larger pattern during descending than that of ascending, but rather during ascending of stair in case of DR. Variation of CV (%) did not show difference between LR and DR, but showed higher possible occurrence of variation during descending of stair. Also AI (%) showed higher index during ascending than that of descending of stair. Conclusion: Because introduction of lowered bus stair has various realistic problems, if lined up at designated bus stopage exactly, rather can solve problems of inconvenience, reduce impulsive force and secure a stability of COG during ascending & descending of stair.
This study aimed to investigate the effect of differing heel heights on the electromyographic (EMG) activity in vastus medialis (VM) and vastus lateralis (VL) during stair ascending and descending activities. A total of 26 healthy women volunteered to perform stair-ascending and stair-descending tasks with 3 heel heights: barefoot, 3 cm, and 7 cm. The EMG activities of the VM and VL were recorded during the tasks. During the stair ascending and descending tasks, the EMG activities of both VM and VL significantly changed with differing the heel heights (p<.05). Moreover, the EMG activities of VM and VL during the stair ascending task were significantly higher than the corresponding values during the stair-descending task (p<.05). However, there were no significant differences between the VM:VL EMG ratios for the 3 heel heights (p>.05). The VM:VL EMG ratios between the 2 tasks differed significantly in the 7 cm high heel condition (p<.05). Despite an increase in the EMG activities in both VM and VL during stair ascending and descending tasks, there was no change in the relative EMG intensities of VM and VL, which was measured by calculating the VM:VL ratio this result indicates that no VM:VL imbalances were elicited. The relative EMG intensities of VM and VL during stair descent were lower than the corresponding values during the ascent, suggesting that VM and VL may show an imbalance in the eccentric activation during the weight-acceptance phase. This study provides useful information that will facilitate future research on how heel height affects muscle activity around the knee joint.
본 연구는 계단 보행 중 연속적인 두 스텝의 3차원적 지면반력 파라미터를 제공하고, 계단의 너비에 따른 지면 반력 파라미터의 차이 및 비대칭성과 일관성을 규명하는데 있다. 10명의 성인 대상자가 본 실험에 참여하였으며, 각 10번의 평지, 상향 및 하향보행을 3가지의 다른 너비의 계단에서 실시하였다. 본 연구를 수행한 결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 첫째, 계단의 너비는 대부분의 지면반력 파라미터들의 패턴이나 일관성, 비대칭지수에 영향을 미치지 않았다. 둘째, 평지 보행과 계단보행은 지면반력 파라미터의 패턴에서 큰 차이를 보였다. 평지보행과 상향보행은 Fz1, Fz2, 그리고 Fz3로 구성되는 "M" 형태를 보인 반면에 하향보행에서는 Fz2가 거의 없고 큰 Fz1과 작은 Fz3로 구성된 패턴을 보였다. 또한 계단 보행은 평지보행과 매우 다른 전 후 지면반력 패턴을 보였다. 즉 상향보행은 Fy1이 존재하지 않는 패턴을, 하향보행은 Fy2가 존재하나 매우 작은 크기를 보였다. 셋째, 계단보행의 수직 지면반력 파라미터들은 적용가능한 일관성 지수 및 비대칭 지수를 나타내었다.
이 연구는 성인 남성을 대상으로 계단 너비에 따른 계단 보행의 지지국면 시 하지분절의 역학적 변인을 정량적으로 분석하여, 보다 효과적인 계단의 너비를 제시하고자 실시하였으며, 이를 위해 20대의 남자 대학생 10명이 참여하였다. 계단의 높이는 18cm, 최소폭은 90cm로 동일하나 디딤면의 너비가 각각 26cm, 31cm, 36cm인 세 개의 계단을 사용 하였다. 이때 사용된 계단의 세 번째 디딤면에 지면반력기를 설치하여 지지구간의 하지관절 모멘트를 분석한바 다음과 같은 결론을 얻었다. 상향계단보행에서 발목관절의 굴곡/신전 모멘트변화를 분석한 결과 계단의 너비가 증가 할수록 pull-up 단계의 peak 모멘트가 감소하였으며(p<.05), 무릎관절에서는 굴곡/신전 모멘트를 분석한 결과 계단의 너비가 증가할수록 무릎에 작용하는 신전모멘트가 중지지기에 증가하는 것으로 나타났다(p<.05). 그러나 고관절에서 차이가 없는 것으로 나타났다. 그리고 하향계단보행에서 발목관절의 굴곡/신전 모멘트를 분석한 결과 계단의 너비가 증가할수록 지지기 동안 저측굴곡과 배측굴곡의 차이가 확연히 나타나는 것으로 나타났으며(p<.05), 무릎관절과 고관절에서는 굴곡/신전 모멘트를 분석한 결과 계단의 너비에 따라 신전 모멘트의 차이가 크지 않은 것으로 나타났다.
Objective : The purpose of this study was to investigate the changes of gait patterns and muscle activations with increased loads during stair walking. Also, it can be used as descriptive data about continuous stair walking in a real life setting. Method : Twelve sedentary young male adults(Age: $27.0{\pm}1.8yrs$, Weight: $65.8{\pm}9.9kg$) without any lower extremity injuries participated in this study. Participants performed stair walking up 7 floors and their ascending and descending motion on each floor was analyzed. A wireless electromyography(EMG) were attached on the Rectus Femoris(RF), Biceps Femoris(BF), Gastrocnemius(GN), Tibialis Anterior(TA) muscle to calculate integrated EMG(iEMG), median frequency(MDF) and co-contraction index(CI). Chest and left heel accelerometer signal were recorded by wireless accelerometer and those were used to calculate approximate entropy(ApEn) for analyzing gait pattern. All analyses were performed with SPSS 21.0 and for repeated measured ANOVA and Post-hoc was LSD. Results : During ascending stairs, there were a statistically significant difference in Walking time between 1-2nd and other floors(p=.000), GN iEMG between 2-3th and 6-7th(p=.043) floor, TA MDF between 1-2nd and 5-6th(p=.030), 6-7th(p=.015) floor and TA/GN CI between 2-3th and 6-7th(p=.038) floor and ApEn between 1-2nd and 6-7th(x: p=.003, y: p=.005, z: p=.006) floor. During descending stairs, there were a statistically significant difference in TA iEMG between the 6-5th and 3-2nd(p=.026) floor, and for the ApEn between the 1-2nd and 6-7th(x: p=.037, y: p=.000, z: p=.000) floor. Conclusion : Subjects showed more regular pattern and muscle activation response caused by regularity during ascending stairs. Regularity during the first part of stair-descending could be a sign of adaptation; however, complexity during the second part could be a strategy to decrease the impact.
동력의족은 하지 절단 환자나 다리근력이 부족한 사람들의 보행 보조를 위해 사용된다. 동력의족의 자연스러운 구동을 위해 선 보행단계가 잘 분류되어야 한다. 물리센서를 이용하여 보행단계를 분류하는 기존 연구는 동력의족이 사전에 훈련된 보행속도로만 재현되는 단점이 있다. 따라서 본 논문에서는 물리센서를 사용하지 않고, 근전도 신호만을 이용하여 오르막, 내리막 계단보행을 각각 4단계로 분류하는 방법을 제안한다. 근전도 신호를 RMS, VAR, MAV, SSC, ZC, WAMP 특징으로 산출하여 LDA(Linear Discriminant Analysis) 분류기를 통해 보행단계를 인식한다. 훈련 단계에서는 AHRS센서를 이용하여 무릎각도 변화에 따른 보행단계 범위를 생성한다. 실험 결과, 선행 연구의 경우 오르막 보행에서 평균 58.5%, 내리막 보행에서 35.3%의 정확도를 보인다. 반면, 제안하는 방법은 오르막 보행에서 평균 85.6%, 내리막 보행에서 69.5%의 인식률을 보인다. 또한, 본 연구를 통해 개별 근육 별 보행단계 평균 인식률을 분석하였다.
Objective : The purpose of this study was to investigate the theta on the components of ground reaction force according to the ground conditions during gait. Method : Six healthy women(mean age: 22 yrs, mean height: $166.14{\pm}2.51cm$, mean body weights: $56.61{\pm}4.58kg$) participated in this study. The medial-lateral GRF(Fx 1), anterior-posterior GRF(Fy 1, Fy 2), vertical GRF(Fz 1, Fz 2, Fz 3), and impact loading rate were determined from time function and frequency domain. Also, GRF theta were time function and forces. Results : Fx 1, Fy 1 and Fy 2 of stair descending showed significant statistically higher forces than that of level walking, and ascending. Fz 1 of stairs descending showed significant statistically higher forces than that of level walking and stairs ascending(theta $88.62^{\circ}$). Also, Fz 2 of level walking showed significant statistically higher forces than that of stairs ascending and descending(theta $65.78^{\circ}$). Fz 3 of stairs ascending showed significant statistically higher forces than that of level walking and stairs descending($65.26^{\circ}$). Impact loading rate of stairs descending showed significant statistically higher forces than that of level and ascending walking. The GRF showed similar correlation with GRF theta(r=.603) according to the ground conditions during gait. Conclusion : These results suggest that the GRF theta can be used in conjunction with a gait characteristics, prediction of loading rate and dynamic stability.
Objective: To control the rate at which body weight drops, forefoot initiates floor contact with the limb relatively extended at each joint. However, when the knee joints could not extend enough with going down the stairs, the forefoot cannot be contact initially. The purpose of this study was to investigate the differences between forefoot and whole foot in initial contract on soleus and tibialis anterior for health young adults when descending stairs. Design: A cross-sectional observational study design. Methods: Fifteen healthy young adults participated in this study. To compare between forefoot and whole foot in initial contact when going down the stairs, this study measured muscle activation on soleus and tibialis anterior. This study used the paired t-test to analyze the collected data and compare the supporting conditions. Results: After analyzing, the muscle activation of soleus was not statistically significant difference as 25.16% at forefoot initial contact and 24.37% at whole foot initial contact when descending stairs (p>0.05). However, the muscle activation of tibialis anterior muscle was significantly difference was 49.19% at forefoot contact and 71.55% at whole foot contact. Conclusions: The results of this study was that the muscle activation of the tibialis anterior was a higher at whole foot contact than that at fore foot contact when descending stairs. This study suggests that the landing strategy of the initial contact is a beneficial effect at the forefoot contact to maintain the postural balance and the muscle performance effectively when descending stairs in individuals with healthy young adults.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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